Computernetzwerke

die binären Zustände durch Spannungswechsel innerhalb der Bit-Zeit (100 ns) abgebildet. Jede binäre 1 wird durch eine abfallende Flanke und jede binäre 0 durch eine ansteigende Flanke dargestellt.
    Die erste Hälfte des Manchester-Bit-Wertes enthält den komplementären Wert des ursprünglichen Bits, während die zweite Hälfte den tatsächlichen Wert darstellt, wodurch sichergestellt wird, dass bei der Übertragung mehrerer gleicher, aufeinanderfolgender Bits dennoch ein Pegelwechsel stattfindet. Dies ist notwendig, weil daraus das Taktsignal gewonnen wird. Wenn sich das Taktsignal dann auf dem Medium befindet, gilt dieses bei CSMA/CD als belegt.

    Abbildung 2.36: Das Prinzip des Manchester-Codes
    Die Effizienz beim Manchester-Verfahren beträgt 50% und reicht für Standard-Ethernet aus. Bei Fast-Ethernet wird jedoch ein wirksameres Verfahren (80%) mit der Bezeichnung 4B/5B-Kodierung eingesetzt.
    2.9.2 4B/5B-Kodierung
    Die 4B/5B-Kodierung wurde in der Netzwerktechnik erstmalig bei FDDI verwendet und kommt auch bei Fast-Ethernet zum Einsatz. Ein Datenbyte besteht stets aus zwei Nibbles (4 Bit), und hier werden die Daten zunächst in Nibbles zerlegt, dann wird das 4B/5B-Verfahren angewendet. Jede 4B/5B-Code-Gruppe besteht dabei aus fünf Bits, es wird also ein Bit mehr verwendet, als es eigentlich notwendig wäre. Dies führt dazu, dass pro Gruppe nicht nur 16, sondern 32 Bit-Kombinationen möglich sind.
    Die hiermit erzeugten Code-Gruppen dienen zum einen der Übertragung der Nutzdaten und zum anderen der Steuerung sowie der Fehlererkennung, wobei es eine eindeutige Zuordnung gibt, sodass für diese Zwecke ganz bestimmte Code-Gruppen zur Anwendung kommen, wie es in der Tabelle 2.7 angegeben ist.
Code-Gruppe Bit: 4 3 2 1 0
Name
TX/RX Bit: 3 2 1 0
Bedeutung/Funktion
Datengruppe
11110
0
0000
Data 0
01001
1
0001
Data 1
10100
2
0010
Data 2
10101
3
0011
Data 3
01010
4
0100
Data 4
01011
5
0101
Data 5
01110
6
0110
Data 6
01111
7
0111
Data 7
10010
8
1000
Data 8
10011
9
1001
Data 9
10110
A
1010
Data A
10111
B
1011
Data B
11010
C
1100
Data C
11011
D
1101
Data D
11100
E
1110
Data E
11101
F
1111
Data F
Control-Gruppe
11111
I
undefiniert
Idle: Stream Fill Code
11000
J
0101
Start of Stream Delimiter, Teil 1
10001
K
0101
Start of Stream Delimiter, Teil 2
01101
T
undefiniert
End of Stream Delimiter, Teil 1
00111
R
undefiniert
End of Stream Delimiter, Teil 2
Code-Gruppe Bit: 4 3 2 1 0
Name
TX/RX Bit: 3 2 1 0
Bedeutung/Funktion
Fehlergruppe
00100
H
undefiniert
Transmit Error
Gruppe ungültiger Codes
00000
V
undefiniert
ungültig
00001
V
undefiniert
ungültig
00010
V
undefiniert
ungültig
00011
V
undefiniert
ungültig
00100
V
undefiniert
ungültig
00101
V
undefiniert
ungültig
00110
V
undefiniert
ungültig
01000
V
undefiniert
ungültig
10000
V
undefiniert
ungültig
11001
V
undefiniert
ungültig
    Tabelle 2.7: Die 4B/5B-Code-Tabelle
    Die Idle-Code-Gruppe wird für Füllinformationen zwischen den Frames (Interframe Gap) verwendet, damit bei dem Verbindungsaufbau eine Taktsynchronisierung zwischen Sender und Empfänger gegeben ist. Der Beginn und das Ende eines MAC-Frame (Media Access Control, Medienzugangsverfahren) wird durch die Code-Paare JK (Start of Stream Delimiter) und TR (End of Stream Delimiter) signalisiert, ein Übertragungsfehler durch die H-Code-Gruppe.
    Die Kodierung mag willkürlich erscheinen, was aber nicht der Fall ist, sondern sie wurde so gewählt, dass die Lauflänge der Bitmuster limitiert ist, damit sich die Taktinformation im Datenstrom wieder vom Empfänger rekonstruieren lässt. Der 4B/5B-Code gehört somit zu den Run Length Limited Codes (RLL), die sicherstellen, dass niemals mehr als eine bestimmte Anzahl von Nullen und Einsen hintereinander übertragen wird.
    Wenn mehr Einsen als Nullen gesendet werden (oder auch umgekehrt), entsteht auf dem Medium ein unerwünschter Gleichspannungsanteil, der im schlimmsten Fall dafür sorgt, dass der Empfänger die Daten nicht mehr korrekt interpretieren kann. Generell wird das Verhalten der Übertrager (Transformatoren) auf den Netzwerkkarten durch die Gleichspannung ungünstig beeinflusst. Mit dem 4B/5B-Verfahren erreicht man keine Gleichspannungsfreiheit, und es ist ein Anteil von maximal 10% Gleichspannung zulässig.
    2.9.3 8B/10-Kodierung
    Die 8B/10B-Kodierung wird bei Gigabit-Ethernet (1000Base CX/LX/SX) verwendet und ebenfalls beim Fibre Channel, den es bereits vor Gigabit-Ethernet gab. Das Prinzip ist dabei ähnlich wie beim 4B/5B-Kodierungsverfahren, nur dass